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冲击加载下铝中氦泡和孔洞的塑性变形特征研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG501.1[金属学及工艺—金属切削加工及机床] P542.2[天文地球—构造地质学;天文地球—地质学]
  • 作者机构:[1]中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室,绵阳621900, [2]河南理工大学材料科学与工程学院,焦作454000, [3]四川大学物理科学与技术学院,成都610064
  • 相关基金:冲击波物理与爆轰物理重点实验室基金(批准号:9140C67010106ZS75)、中国工程物理研究院科学技术发展基金重点项目(批准号:2007A01004)和国家自然科学基金(批准号:60436010)资助的课题.感谢中国工程物理研究院计算机研究所张亚林在并行计算过程中提供的帮助.
中文摘要:

通过分子动力学模拟研究了在相同冲击加载强度下单晶铝中氦泡和孔洞的塑性变形特征,结果发现氦泡和孔洞的塌缩是由发射剪切型位错环引起的,而没有观测到棱锥型位错环发射.氦泡和孔洞周围的位错优先成核位置基本一致,但是氦泡周围发射的位错环数目比孔洞多,位错环发射速度明显比孔洞快.且氦泡和孔洞被冲击波先扫过部分比后扫过部分发射位错困难.通过滑移面上的分解应力分析发现,氦泡和孔洞周围塑性特征的差别是由于氦泡内压引起最大分解应力分布改变造成的.氦泡和孔洞被冲击波先后扫过部分塑性不对称是因为冲击波扫过时引起形状变化,使这两部分位错临界成核应力阈值不同造成的.研究结果有助于深入认识辐照损伤对金属材料动态性能影响的微观机理.

英文摘要:

The characteristic of microscopic plasticity associated with collapse of helium bubble and void in single-crystal aluminum under the same shock loading strength has been investigated by molecular dynamics (MD) simulations. The results show that both the helium bubble and the void collapse through the emission of shear dislocation loops, while prismatic dislocation loops are never observed in the simulations. The preferential dislocation nucleation sites are similar for the helium bubbles and the voids, but the number of dislocations emitted from the helium bubble outnumbers that from the voids, and the dislocation loops emitted from the helium bubbles move faster than that from the voids. Meanwhile, it is more difficult to emit dislocation loops from the leading side (the side which the shock hits first) of both the helium bubbles and the voids than from the trailing side. By analysing the resolved shear stress along the slip plane, we found that the internal pressure of the helium bubbles increase the resolved shear stress and make the dislocation emission from the helium bubbles much easier than from the voids. The curvature change from the leading side to the trailing side produced by the shock modifies the critical shear stress for dislocation nucleation, which explains the difference in the plasticity between the leading side and the tailing side of both the helium bubbles and the voids. The result will contribute to a better understanding of the microscopic mechanism through which irradiation damages affect the dynamic properties of metals.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876